Pollution atmosphérique

1. Introduction

La Pollution atmosphérique est la contamination de l'atmosphère par des déchets ou sous-produits solides, liquides ou gazeux pouvant mettre en danger la santé de l'homme, des plantes et des animaux, ou pouvant attaquer des matériaux, réduire la visibilité ou provoquer des odeurs désagréables. Parmi les polluants atmosphériques émis par des sources naturelles, seul le radon radioactif à l'état gazeux est reconnu comme très dangereux pour la santé. Sous-produit de la désintégration de l'uranium contenu dans certains types de roches, le radon s'infiltre dans les fondations des maisons construites au-dessus de ces roches. D'après des estimations récentes réalisées par le gouvernement américain, 20% des maisons aux États-Unis renferment des concentrations de radon suffisamment élevées pour représenter un risque de cancer du poumon. Chaque année, les pays industrialisés génèrent des milliards de tonnes de polluants. Le niveau de pollution est généralement indiqué en termes de concentration atmosphérique (en microgrammes de polluant par mètre cube d'air), ou, pour les gaz, en nombre de parties par million, c'est-à-dire le nombre de molécules polluantes par million de molécules d'air. Nombre de ces polluants proviennent de sources immédiatement identifiables. Le dioxyde de soufre, par exemple, provient des centrales électriques qui utilisent le charbon et le pétrole comme combustibles. D'autres sont issus de l'action de la lumière solaire sur des substances réactives (appelées précurseurs) déjà émises auparavant. Ainsi, l'ozone, polluant dangereux que l'on trouve dans le smog, provient de l'interaction des hydrocarbures avec les oxydes d'azote sous l'action de la lumière du soleil. L'ozone a occasionné également des dégâts importants sur les récoltes. Par ailleurs, la découverte, dans les années 1980, de l'action de polluants de l'air tels que les chlorofluorocarbones (CFC), qui provoquent des trous dans la couche d'ozone protégeant la Terre, a été suivie par l'abandon progressif de ces substances.

Wesley Bocxe/Photo Researchers, Inc.
Pollution de l'air
De nombreuses villes touchées par la pollution atmosphérique ont mis en place des procédures de restriction de la circulation automobile. Cependant, les agglomérations des pays en développement, comme ici Mexico, la plus grande métropole mondiale, doivent faire face à des problèmes structurels liés à la surpopulation, à des industries nombreuses et à des transports collectifs insuffisamment développés.
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Principaux gaz polluants de l'atmosphère

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2. Les effets sur la santé

Les concentrations de polluants sont réduites par le mélange atmosphérique, lequel dépend d'un certain nombre de conditions météorologiques comme la température, la vitesse du vent, ainsi que le mouvement des systèmes de pression haute et basse et leur interaction avec la topographie locale, par exemple les montagnes et les vallées. Théoriquement, la température diminue avec l'augmentation de l'altitude. Cependant, lorsqu'une couche d'air froid se trouve au-dessous d'une couche d'air chaud, il se produit une inversion thermique ou inversion de température, ce qui a pour effet de retarder le mélange atmosphérique et de laisser les polluants s'accumuler près de la surface du sol. Les inversions peuvent se prolonger dans le cas d'un système stationnaire de haute pression associé à des vents de faible vitesse.

Trois jours seulement de mélange atmosphérique insuffisant peuvent entraîner de fortes concentrations de substances dangereuses dans les zones fortement polluées et peuvent, dans des conditions extrêmes, entraîner des maladies ou même la mort. Ainsi, une inversion thermique survenue en 1948 au-dessus de Donora (Pennsylvanie) a provoqué des troubles respiratoires chez plus de 6 000 personnes et causé la mort de 20 personnes. La pollution à Londres a entraîné la mort de 3 500 à 4 000 personnes en 1952, et de 700 autres en 1962. En Inde, l'émission accidentelle d'isocyanate de méthyl dans l'atmosphère pendant une inversion de température a provoqué la catastrophe de Bhopal en décembre 1984, avec au moins 3 300 morts et plus de 20 000 malades. Les effets d'une exposition sur une longue période à des concentrations faibles ne sont pas très bien déterminés ; on sait toutefois que les personnes les plus exposées sont les jeunes enfants, les personnes âgées, les fumeurs, les personnes qui sont en contact avec des substances toxiques dans le cadre de leur profession, et les personnes malades du cour ou des poumons. La pollution de l'air est également susceptible d'avoir des effets nocifs sur le bétail et les cultures.

Bien souvent, les premiers effets de la pollution que l'on puisse remarquer sont d'ordre esthétique, mais ils ne sont pas nécessairement dangereux. Il s'agit par exemple d'une baisse de la visibilité due aux fines particules en suspension dans l'air, ou de mauvaises odeurs comme celle de l'ouf pourri qui émane du sulfure d'hydrogène issu des fabriques de pulpe et de papier.

3. La maitrise des sources de pollution

Harold Taylor/Oxford Scientific Films
Pollution automobile
La combustion de l'essence et du gazole par les automobiles et les camions est en grande partie responsable de la dégradation de la qualité de l'air en milieu urbain, ainsi qu'en périphérie des grandes villes.
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La majorité des polluants atmosphériques provient de la combustion du charbon, du pétrole et de l'essence. Aux États-Unis, plus de 80% du dioxyde de soufre, 50% des oxydes d'azote et 30 à 40% des particules rejetées dans l'atmosphère sont issus des centrales électriques à combustible fossile, des chaudières industrielles et des chaudières domestiques. 80 p. 100 du monoxyde de carbone et 40 p. 100 des oxydes d'azote et des hydrocarbures proviennent de la combustion de l'essence et du gazole par les voitures et les camions. Les principales sources de pollution restantes sont les usines productrices de fer et d'acier, les hauts-fourneaux pour le zinc, le plomb et le cuivre, les incinérateurs municipaux, les raffineries de pétrole, les cimenteries et les usines d'acides nitrique et sulfurique. Les polluants potentiels peuvent soit être déjà présents dans les substances auxquelles on fait subir un processus chimique ou une combustion (tel le plomb présent dans l'essence), soit être produits au cours du processus ou de la combustion. Ainsi, le monoxyde de carbone est un produit typique des moteurs à combustion interne. Les méthodes permettant de réguler la pollution de l'air sont les suivantes : retirer la substance dangereuse avant la transformation, retirer le polluant une fois qu'il s'est formé, ou encore modifier le processus de transformation afin que le polluant ne se forme pas du tout ou très peu. On peut réduire les polluants automobiles en rendant la combustion d'essence aussi complète que possible, en recyclant les vapeurs d'essence qui s'échappent du réservoir, du carburateur et du carter, ou transformer les gaz brûlés en substances inoffensives par l'intermédiaire d'un convertisseur catalytique. Dans l'industrie, les particules émises peuvent être récupérées grâce à des cyclones, des précipitateurs électrostatiques et des filtres. Les gaz polluants peuvent être recueillis dans des liquides ou des solides, ou encore être incinérés afin d'obtenir des substances inoffensives.

4. Les effets à grande échelle

Les longues cheminées qui surmontent les installations industrielles n'éliminent pas les polluants, mais les rejettent simplement plus haut dans l'atmosphère, réduisant ainsi leur concentration sur le site même. Ces polluants peuvent ensuite être transportés sur de grandes distances et provoquer des effets nocifs dans des régions très éloignées de leur lieu d'émission. Ainsi, le dioxyde de soufre et l'oxyde d'azote émis en Grande-Bretagne provoquent des pluies acides en Norvège et en Suède. Dans ces pays, le niveau du pH, ou acidité relative, de nombreux lacs a été à un tel point affecté par les pluies acides que des populations entières de poissons ont été détruites. Les émissions de dioxyde de soufre et la formation d'acide sulfurique qui s'ensuit peuvent aussi être responsables de l'attaque de calcaires et de marbres à une grande distance de la source.

L'accroissement mondial de la combustion de charbon et de pétrole depuis la fin des années 1940 a conduit à une augmentation continue des concentrations en dioxyde de carbone. L'augmentation de l'effet de serre qui en résulte, qui laisse l'énergie solaire pénétrer dans l'atmosphère mais limite la réémission des rayonnements infrarouges, pourrait très bien favoriser une tendance au réchauffement, laquelle affecterait le climat de l'ensemble de la Terre et provoquerait la fonte partielle des calottes glaciaires aux pôles. Il est possible qu'une augmentation de la nébulosité ou de l'absorption de l'excès de gaz carbonique par les océans (voir Carbone, cycle du (écologie)) viennent alors contrecarrer l'accroissement de l'effet de serre avant que les calottes glaciaires ne commencent à fondre. Néanmoins, les comptes rendus de recherches effectuées dans les années 1980 indiquent que l'augmentation de l'effet de serre est manifeste, et que les différentes nations devraient prendre immédiatement des mesures pour s'attaquer au problème.

5. L'action internationale

De nombreux pays ont établi des normes de qualité de l'air concernant les substances dangereuses. Ces normes déterminent les niveaux de concentration jugés suffisamment bas pour garantir la protection de la santé publique. Des normes d'émission des sources ont également été définies afin de limiter le rejet de polluants dans l'air. Néanmoins, la nature du problème nécessite un effort international. Quarante-neuf pays ont adhéré en mars 1985 à une convention des Nations unies pour la protection de la couche d'ozone. Il s'agit du « protocole de Montréal », renégocié en 1990, qui demande l'abandon de certains chlorofluorocarbones avant l'an 2000 et fournit aux pays en développement une aide pour effectuer cette transition.